Odkrycie jądra atomowego – doświadczenie Rutherforda

Jądro atomowe zostało odkryte w 1911 roku przez Ernesta Rutherforda, który dwa lata wcześniej rozpoczął wraz ze swoimi współpracownikami Hansem Geigerem i Ernestem Marsdenem serię doświadczeń, polegających na przepuszczaniu wiązki cząstek alfa przez cienką złotą folię (grubości ok. 4μm) i zliczaniu ich ilości dla różnych kątów rozproszenia (φ).
 
Rys.1. Schemat aparatury użytej w doświadczeniu Rutherforda.

Wynik doświadczenia był bardzo zaskakujący, bowiem pewna część cząstek alfa odbijała się od folii lub ulegała odchyleniu o pewien kąt od pierwotnego kierunku ruchu. Zjawiska tego nie można było wyjaśnić w oparciu o obowiązujący do roku 1911 model atomu, który został zaproponowany przez J.J. Thomsona. Zgodnie z tym modelem dodatni ładunek jest równomiernie rozłożony w całej objętości atomu, a bardzo lekkie elektrony znajdują się w przypadkowych miejscach – jak rodzynki w cieście. Gdyby model Thomsona był słuszny, wówczas rozproszenie cząstek alfa nie mogłoby mieć miejsca, bowiem stosunkowo mała gęstość ładunku dodatniego nie byłaby w stanie „przeciwstawić się” ciężkim i szybkim cząstkom alfa – tak jak kartka papieru nie jest wstanie zatrzymać pocisku artyleryjskiego. Również elektrony nie są w stanie zatrzymać cząstek alfa, gdyż ich masa jest ok. 10000 razy mniejsza od masy cząstek, które zostały użyte w doświadczeniu.

Rozpraszanie cząsteczek alfa na atomach złota

Rys. Monika Pilch

Rys.2 Rozpraszanie cząstek alfa na atomach złota.

Rutherford zinterpretował otrzymane wyniki w następujący sposób. Stwierdził, że do odbicia cząstki alfa od atomu złota potrzebne jest działanie dużej siły kulombowskiej, która może mieć dostatecznie dużą wartość tylko przy małej gęstości ładunku dodatniego atomu. Zatem w atomie musi istnieć jądro o promieniu znacznie mniejszym od rozmiarów całego atomu, w którym skupiony jest całkowity ładunek dodatni.
Szczegółowa analiza kątów rozproszenia cząstek alfa pozwoliła Rutherfordowi (w oparciu o prawa elektrostatyki klasycznej) na oszacowanie rozmiarów jądra atomu. Średnica jądra złota wynosi ok. 10-14m, zatem jest ono mniejsze 10000 razy od rozmiarów całego atomu.

Polecamy również:

Komentarze (0)
Wynik działania 4 + 3 =
Ostatnio komentowane
kys(keepurselfsafe)
• 2024-02-28 14:36:21
Super i MEGA pomocne!
• 2024-02-28 10:18:34
joł joł jowisz najwiekszy olbrzym gazowy 5 od słonca na pewno nie przeoczysz choć mooj...
• 2024-02-27 14:59:44
Ok
• 2024-02-27 09:29:45
sztosik
• 2024-02-26 11:49:29